(PhysOrg.com) -- In een zojuist gepubliceerd artikel in het tijdschrift Wetenschap , IBM-onderzoekers demonstreerden een radiofrequentie-grafeentransistor met de hoogste afsnijfrequentie die tot nu toe voor elk grafeenapparaat is bereikt - 100 miljard cycli/seconde (100 GigaHertz).

Deze prestatie is een belangrijke mijlpaal voor het Carbon Electronics for RF Applications (CERA)-programma dat wordt gefinancierd door DARPA, in een poging om communicatieapparatuur van de volgende generatie te ontwikkelen.

Het hoogfrequente record werd bereikt met behulp van waferschaal, epitaxiaal gegroeid grafeen met behulp van verwerkingstechnologie die compatibel is met die gebruikt in geavanceerde fabricage van siliciumapparaten.

"Een belangrijk voordeel van grafeen ligt in de zeer hoge snelheden waarmee elektronen zich voortplanten, die essentieel is voor het bereiken van hoge snelheid, hoogwaardige transistors van de volgende generatie, " zei Dr. T.C. Chen, onderdirecteur, Wetenschap en technologie, IBM-onderzoek. "De doorbraak die we aankondigen, toont duidelijk aan dat grafeen kan worden gebruikt om hoogwaardige apparaten en geïntegreerde schakelingen te produceren."

Grafeen is een enkele atoomdikke laag koolstofatomen gebonden in een zeshoekige honingraatachtige opstelling. Deze tweedimensionale vorm van koolstof heeft unieke elektrische, optisch, mechanische en thermische eigenschappen en de technologische toepassingen ervan worden intensief onderzocht.

Uniforme en hoogwaardige grafeenwafels werden gesynthetiseerd door thermische ontleding van een siliciumcarbide (SiC) -substraat. De grafeentransistor zelf maakte gebruik van een metalen bovenpoortarchitectuur en een nieuwe poortisolatorstapel met een polymeer en een oxide met een hoge diëlektrische constante. De poortlengte was bescheiden, 240 nanometer, waardoor er voldoende ruimte overblijft voor verdere optimalisatie van de prestaties door de lengte van de poort te verkleinen.

Het is opmerkelijk dat de frequentieprestaties van het grafeenapparaat al hoger zijn dan de grensfrequentie van ultramoderne siliciumtransistoren met dezelfde poortlengte (~ 40 GigaHertz). Vergelijkbare prestaties werden verkregen van apparaten op basis van grafeen verkregen uit natuurlijk grafiet, wat bewijst dat hoge prestaties kunnen worden verkregen uit grafeen van verschillende oorsprong. Eerder, het team had grafeentransistors gedemonstreerd met een afsnijfrequentie van 26 GigaHertz met behulp van grafeenvlokken gewonnen uit natuurlijk grafiet.